L科技與生活理論研究苑215褐煤地下氣化點火參數的研究王張卿,梁杰,梁歡歡,李冬陽,梁鯤(中國礦業(yè)大學(北京)化學與環(huán)境工程學院,北京100083)摘憂對于煤炭地下氣化,尤其是深部含水煤層的地下氣化,點火工藝的研究意義重大。本文針對褐煤進行了點火參數的研究,選定氣化劑溫度、氣化劑氧含量、鼓風強度這三個可控因素作為褐煤點火工藝的研究參數。試驗結果表明,在本實驗研究范圍內,隨著氣化劑溫度的升高,鼓風強度的增大,氣化劑中氧含量的增加,煤層溫度上升速率加快,煤層點火時間降低;通過實驗分析,本試驗對褐煤地下氣化點火的工藝參數范圍設定如下:進口氣化劑溫度220℃-250℃,鼓風強度1.6m}h-1.9mVh,氣化劑氧含量30%-40%關鍵詞煤炭地下氣化;點火工藝;工藝參數中圖分類號TQ546文獻標識碼A文章編號1673-9671-(2011102-0215-01煤炭地下氣化的首要條件是將煤層點燃,對深部含水煤層進行褐煤32鼓風強度對點火工藝的影響點火參數的研究意義重大。對褐煤進行點火,是利用煤炭自燃的特性當馬弗爐溫度為250℃,氣化劑氧含量為21%時,分別考察鼓風強通過控制煤的氧化條件(溫度、鼓風強度、氣化劑等),向煤層中鼓入度為11m和15mMh時的點火工藝。在這兩種點火條件下煤層終溫分別熱空氣或者熱的富氧空氣使煤層點燃,從而達到煤炭地下氣化的點火的為117℃和140℃,遠低于褐煤燃點。但是在前40min,隨著鼓風強目的增大,煤層溫度及升溫速率降低;40min以后,煤層溫度和升溫速率隨1試驗系統(tǒng)鼓風強度的增大明顯提高,最終二者都趨于恒定。其原因為:開始階段試驗臺主要由以下四個部分組成:爐體;加熱系統(tǒng)與冷卻系統(tǒng);氣煤溫過低,氧化緩慢,而鼓風強度越高,風流導致的熱損失越大,故煤化劑供給及工藝管路;參數采集系統(tǒng)及分析系統(tǒng)試驗爐體:本實驗所用爐體材質為無縫鋼管,爐體長度L體=12m大,供氧量越充分,氧化放熱量越多,故而煤層溫度升高加快管徑Φ=50mm,外徑Φ外=57mm,壁厚8=35mm,最高使用壓力為33氣化劑氧含置對點火工藝的影響0IMPa。爐體分為兩段,采用法蘭連接。爐體表面有8處溫度測量點當馬弗爐溫度為300℃,鼓風強度為1.5mh時,在氣化劑氧含量分爐體外層和氣化劑輸送管道上采用石棉保溫別為21%和40%下進行點火實驗。在這兩種實驗條件下,煤層均點火成加熱與冷卻系統(tǒng):使用馬弗爐加熱,爐膛內溫度由溫控儀(型號為功。隨著氣化劑中氧濃度的增大,煤層升溫速率明顯加快,煤層終溫升xMTA-800)控制;采用自來水冷卻,自來永從進水口流入套筒,沿氣高。其原因在于,氧濃度的提高,導致氧分子與煤表面分子碰撞頻率增體行進方向逆行。大,加劇煤的氧化反應強度,因此煤氧化反應放熱量增大,煤層升溫速氣化劑供給系統(tǒng)主要由供風設備、供氧設備及氣體管道組成,空氣率加快,終溫升高和氧氣分別來自空氣壓縮機和氧氣瓶。4小結煤樣:試驗煤樣取自于內蒙古大雁三礦西二釆區(qū)17號煤層,對其進本章分析了各參數對點火工藝的影響,并通過正交試驗確定了點火行煤質分析化驗,結果如表1所示。方案,給出了褐煤地下氣化點火的參數范圍,具體結論如下2試驗方法隨著氣化劑溫度的升高,煤層溫度上升速率加快,煤層點火成為了找到合適的褐煤點火工藝的各工藝參數,實驗步驟如下。功時間降低。1)通過改變各參數條件進行點火試驗,得出各試驗參數的大致范2)點火初期,鼓風強度越髙,熱損失越大,減緩煤的氧化自燃時圍如下:馬沸爐溫度,250℃-300℃;鼓風強度,15m}h-2mh;氣化間;點火后期,鼓風強度的大小與煤層供氡量緊密相關,鼓風強度越劑含氧量,21%-40%。大,氧含量越多,煤氧化自燃進程加劇2)將點火成功所用時間作為該實驗的評價指標,試驗因素有三3)隨著氣化劑中氧濃度的提高,點燃煤層所需時間逐漸降低。個,分別將氣化劑進口溫度、鼓風強度、氣化劑氧含量作為試驗因素4)本試驗給出適宜褐煤地下氣化點火的工藝參數范圍如下:①進根據各個因素大致范圍,每個因素選3個水平數,自由組合;最后進行口氣化劑溫度20℃-250℃;②鼓風強度16m}h-1.9mh;③氣化劑氧試驗,確定合適的工藝參數含量30%-40%。3實驗數據分析基金項目:國家863計劃主題項課題(2011AA050106)31氣化劑溫度對點火工藝的影響參考文獻在鼓風強度為15mh,氣化劑氧含量為21%,馬弗爐溫度分別為梁杰煤炭地下氣化過程穩(wěn)定性及控制技術M徐州:中國礦業(yè)大學出250℃、280℃和300℃時,隨著氣化劑溫度的升高,煤層溫度升高,升社2002溫速率加快。在溫度為250℃、280℃時,雖然煤層點燃失敗,但煤層終2]劉鑫梁新星,梁杰煤炭地下氣化點火方法的分析J能源工程2009,1:10-12溫升高,所用的時間縮短,表明煤溫隨著進口氣體溫度的提高而升高3J陸偉煤自燃逐步自活化反應過程研究D徐州中國礦業(yè)大學,2006當馬弗爐溫度為30℃時,點火開始7mim煤層點燃成功,隨后煤層溫度141白仁劉風岐煤質分析間北京爆炭工業(yè)出版社1982迅速上升,且在出口氣體中檢測出CO、H2、CH和CO2等組分。煤層終5唐明云,張國樞戴廣龍,駱大勇空氣流量對煤升溫氧化影響的實驗研究煤高,煤層反應活性越好,氧化反應越劇烈,放出的熱量越多,最終導致頭,12-14.溫隨氣化劑溫度的提高而上升,其原因在于,氣化劑溫度越高,煤溫越礦安全,2008某層終溫升高王張卿(1中國煤化工3人,中國礦業(yè)大學(北表1煤質分析結果HCNMHG煤樣N褐煤3283191248944.493.3470709004616.65